Ugrás a tartalomhoz

A természeti erőforrások gazdaságtana

Dr. Kajati György (2011)

EKF ttk

A tananyag kifejtése

A tananyag kifejtése

Alapfogalmak

Földtani vagyon: az ásványi nyersanyag kutatási adatokkal igazolt teljes mennyisége, amely az ásványi nyersanyagra jellemző paraméterek (számbavételi kondíciók) alapján műszaki és gazdasági korlátok alkalmazása nélkül számításokkal megállapítható (A földtani vagyon mérésére gyakran nem a vizsgált anyag tömegét (t, kg), hanem annak energiatartalmát adják meg (J, Wh, toe).

Kitermelhető vagyon: a földtani vagyonnak végleges pillérben lekötött vagyonnal és az ásványi nyersanyag sajátosságait tükröző kitermelési technológia függvényében előálló veszteséggel csökkentett, a szilárd energiahordozó és fémhordozó nyersanyagok esetében termelési hígulással növelt része, amely műszakilag kitermelhető. A jelenlegi (és korábbi) értelmezés szerint nemfémes ásványi nyersanyagok esetén a kitermelhető ıvagyon azonos az ipari vagyonnal. Szénhidrogéneknél a földtani vagyon és a kihozatali tényező szorzata.

Ipari vagyon: a földtani vagyonnak az a része, amely az adott időpontban gazdaságosan kitermelhető, műrevalósági mutatója 1 vagy 1-nél nagyobb.

Kihozatali tényező: a kőolaj és földgázvagyon számbavételénél, valamint a kitermelése során használatos, a kitermelhető- és a földtani vagyon hányadosaként nyert mérőszám, amely megmutatja a kinyerhető kőolaj és földgázvagyon részarányát.

Műrevalósági mutató: a költséghatár és reálköltség hányadosaként nyert mérőszám, amely

az ásványi nyersanyag kitermelésének gazdaságosságát (1 vagy annál több) vagy gazdaságtalanságát (1-nél kevesebb) mutatja (Zsebik A. évsz.nélk.).

A meg nem újuló energiaforrások a világban

A meg nem újulóenergiaforrások a világban A kőszén hőmérséklet- és nyomásnövekedés hatására átalakult, betemetett növényi anyag. Felhasználásának alapja, hogy elégetésekor felszabadul az az energia, amit a növény fejlődése során a napsugárzásból elraktároz. Egy kőszénlelőhely vagy előfordulás számos kőszénréteget tartalmaz, melyeket meddőrétegek választanak el. A kőszén mocsári környezetben alakul ki, ahol a növények elhalásuk után víz alá kerülnek. Ez által egyrészt nem következik be a szerves anyag levegőn történő oxidációja, másrészt az iszappal való betemetődés megakadályozza, hogy a baktériumok és gombák a növényi anyagot lebontsák. A mocsarakban ilyen módon betemetődött növényi anyag tőzeggé alakul, mely 90 % vizet is tartalmazhat. A tőzeg akkor fejlődik tovább kőszénné, ha az adott terület lassú süllyedése miatt további üledékrétegek halmozódnak fel rajta. Ekkor a tőzeg a nyomásnövekedés miatt nagymértékben tömörül, és vize nagy részét elveszíti. A növények kémiai alkotói a szén (50 %), oxigén (43 %), hidrogén (6 %), és nitrogén (1 %). A szénülés során ezek mennyiségi aránya a szén javára tolódik el, az elemi szén tartalom 50 %-ról 100 %-ra növekedhet. Az eltávozó elemek gázvegyületeket alkotnak. Ezek közül a metán jelent veszélyt a bányászat szempontjából, mert a pórusokból kiszabadulva a bányaüregek levegőjével robbanásveszélyes elegyet alkot (sújtólég) (Hartai É. évsz.nélk.).

A 2010. évi becslések szerint a föld barnaszén és lignitkészlete 456 milliárd t, a feketeszén készlete 404 milliárd t (ipari készlet). Legnagyobb barnaszén és lignitkészlete az Amerikai Egyesült Államoknak van (128 milliárd t), őt követi a sorban Oroszország (108 milliárd t). Jelentős mennyiségű készlettel rendelkezik Kína (52 · milliárd t), Németország (41 milliárd t) és Ausztrália (39 milliárd t).

Legnagyobb feketeszén-készlettel is az Amerikai Egyesült Államok rendelkezik (108 milliárd t). Ezt követően a sorrend: Kína (64 milliárd t), India (56 milliárd t), Oroszország (49 milliárd t), Ausztrália (37 milliárd t), Dél-afrikai Köztársaság (30 milliárd t).

Legnagyobb széntermelők a világban (itt a statisztika nem különíti el a különböző típusú szeneket):

  1. Kína: 3240 millió t

  2. Egyesült Államok: 984 millió t

  3. India: 569 millió t

  4. Ausztrália: 423 millió t

  5. Oroszország: 301 millió t

  6. Indonézia: 256 millió t

  7. Dél-afrikai Köztársaság: 253 millió t

  8. Németország: 182 millió t

  9. Kazahsztán: 133 millió t

  10. Lengyelország: 111 millió t

A kőolaj még napjainkban is a legfőbb energiahordozónak számít, nemcsak gazdasági, hanem jelentős politikai kérdések is függnek tőle. Ipari méretű használata kb. 100 ével ezelőtt kezdődött. A kezdeti olajkészleteket nagyjából 300 milliárd tonnára becsülik, a világtermelés hozzávetőlegesen 3 milliárd tonna/év. A még rendelkezésre álló készletekre vonatkozó becslések eltérők, de állíthatjuk, hogy csak évtizedekben lehet mérni azt az időt, ameddig a kőolajkészletek elegendőek.

A kőolaj és földgáz képződéséhez és felhalmozódásához az alábbi alapfeltételek szükségesek:

  1. Érett anyakőzet. Ez rendszerint sötétszürke-fekete, finomszemcsés, szerves anyagban gazdag agyag, agyagpala vagy karbonátos kőzet. Az "érettség" azt jelenti, hogy a kőzet a földtörténeti múltban eléggé magas hőmérsékleti viszonyoknak (> 60°C) volt kitéve, így benne a szerves anyag átalakulása megtörténhetett.

  2. Megfelelő tárolókőzet. A tárolókőzet alapvető tulajdonságai a jelentős porozitás és permeabilitás (áteresztőképesség). Ez lehet homokkő, repedezett mészkő, vagy bármilyen egyéb, repedezett kőzet.

  3. Migrációs lehetőség az anyakőzet és a tárolókőzet között.

  4. Nem permeábilis fedőkőzet a tárolókőzet rétegei fölött.

  5. Csapda kialakulása. Az anyakőzet, tárolókőzet és a fedőkőzet olyan szerkezet formáljon, amelyből a kőolaj és földgáz nem tud elmigrálni.

A kőolaj és földgázképződés kiindulási anyaga az elhalt élőlények szerves anyaga. A folyamat során az élőlényeket felépítő fehérje-, zsír- és szénhidrát-molekulák elemeikre (C, H, N, O) bomlanak, hogy megnövekedett hőmérséklet és nyomásviszonyok mellett szénhidrogén-molekulákká épüljenek fel. Fentiekből kitűnik, hogy kiindulási anyagként a magas fehérjetartalmú algák vagy az állatok elhalt anyaga alkalmas szénhidrogén-képződésre (Hartai É. évsz.nélk.).

2010. évi becslések alapján a föld kőolajkészlete (ismert ásványi nyersanyagvagyona) 188 milliárd tonna. Ennek 19 %-a Szaúd-Arábiában, 15 %-a Venezuelában, 10 %-a Iránban, 8 %-a Irakban, 7-7 %-a Kuvaitban és az Egyesült Arab Emirátusokban, míg 6 %-a Oroszországban található. Ezen kívül további olajpala és olajhomok telepek vannak, melyek nagysága becslések szerint a kőolajkészletet sokszorosan felülmúlja.

2010-ben a legnagyobb kőolajtermelők a következők:

  1. Oroszország: 505 millió t

  2. Szaúd-Arábia: 467 millió t

  3. Egyesült Államok: 339 millió t

  4. Irán: 203 millió t

  5. Kína: 203 millió t

  6. Kanada: 162 millió t

  7. Mexikó: 146 millió t

  8. Egyesült Arab Emirátusok: 130 millió t

  9. Venezuela: 127 millió t

  10. Kuvait 123 millió t

  11. Irak: 120 millió t

  12. Nigéria: 115 millió t

2010-ben 187 trillió m3 a világ ismert földgáz-készlete, ennek 23 % Oroszországban, 16 %-a Iránban, 14%-a Katarban, míg 4-4%-a az Amerikai Egyesült Államokban, Türkmenisztánban és Venezuelában található.

2010-ben a legnagyobb földgáz-termelők a következő országok:

  1. Egyesült Államok: 611 milliárd m3

  2. Oroszország: 589 milliárd m3

  3. Kanada: 160 milliárd m3

  4. Irán: 138 milliárd m3

  5. Katar 116 milliárd m3

  6. Norvégia 106 milliárd m3

  7. Kína: 97 milliárd m3

  8. Szaúd-Arábia: 83 milliárd m3

  9. Indonézia: 82 milliárd m3

  10. Algéria 80 milliárd m3

Az uránérc-előfordulások az üledékes kőzetekben a leggyakoribbak: homokkövekben, konglomerátumokban, breccsákban, szenes agyagban, fekete agyagpalákban, lignitben és foszforitokban. Magmás kőzetekben is előfordulnak, főként gránitban és annak kontaktzónájában. Ritkábban hidrotermális telérekben is feldúsul az urán. Vulkáni és átalakult (metamorf) kőzetekben ritkák az uránérc feldúsulásai.

A világon jelenleg 43 országban tartanak nyilván fúrásokkal igazolt, „ismert” uránkészleteket. Az ismert (kimutatott) készletek 31%-a Ausztráliában, 12 %-a Kazahsztánban, míg 9-9 %-a Kanadában és Oroszországban található.

2009-ben a világ vezető urántermelő országai a következők voltak:

  1. Kazahsztán 14020 t

  2. Kanada 10103 t

  3. Ausztrália 7982 t

  4. Namíbia 4626 t

2009-ben a világ atomerőművei összesen kb. 68 000 tonna uránt használtak fel a World Nuclear Association 2010. évi felmérése szerint. A jelenlegi felhasználási szint fenntartása esetén az összes ismert (kimutatott) készlet 81,8 évig lesz elegendő. Amennyiben a kutatások során a feltételezett tízmillió tonna reménybeli készlet is realizálódik, úgy az ellátottság 229 évre növekszik (Bárdossy Gy. 2011). 

Magyarország meg nem újuló energiaforrásai

Magyarország szerény energiavagyonnal rendelkezik. Hazánk energetikai potenciáljának ismertetéséhez legjobban a Vajda György által szerkesztett táblázat ad támpontot, amely szerint egyedül a külfejtéses lignittermelés versenyképessége emelhető ki (Vajda Gy. 1998) (8. táblázat). A táblázatban megjelentetjük a fejezetbe nem tartozó megújuló energiaforrásokat is.

8

. táblázat: A magyar energetikai potenciál

(Forrás: Vajda, 1998)

Ezen adatoknál aktuálisabb információkat dolgoztunk fel energiaforrásainkról a következőkben:

2005-ben hazánk ipari szénvagyona majdnem 3,3 milliárd tonna, ebből 199 millió tonna (Mt) a feketekőszén, 170 Mt a barnakőszén és kb. 2933 Mt a lignit. A Mecsekben magas a szénvagyon ellátottság, azonban a bonyolult bányaföldtani felépítés miatt a termelési költségek jelentősek. A mélyműveléses szénbányászat 1999-ben, míg a Pécsbánya (Karolina) és Vasas külfejtések bezárásával a külfejtéses bányászat 2004. december 16-án szűnt meg. Megjegyzendő, hogy a széntelepek jelentős mennyiségű metánt is tartalmaznak.

Az észak-dunántúli eocén barnaszén medencékben (dorogi, tatabánya-mányi, oroszlányi, Bakony észak-keleti előtere) a bányák fokozatos bezárása után már csak a márkushegyi bánya üzemel. Az észak-magyarországi medencében az utolsó mélyművelésű bánya 2004. szeptember 30-án zárt be Lyukóbányán, itt az ipari vagyon 37,5 Mt, míg a nógrádi szénmedencében 8,1 Mt.

Pannon korú, alacsony fűtőértékű lignitből a Mátra- és Bükkalján, valamint Torony térségében jelentős ipari vagyon áll rendelkezésre, amely a villamosenergia-termelésben reális alternatívát jelent.

A mátra- és bükkaljai lignit

A lignit a legfiatalabb, még erősen fás szerkezetű szén, amelynek anyaga a pannon beltenger, illetve tó mocsaras partjainak élő növényzetéből jött létre: mocsári ciprusokból, fenyőfélékből, tölgy-, bükk-, platán-, juharfajokból, sásból, nádból és kákából. Nagy nedvesség- és hamutartalma miatt fűtőértéke alacsony, viszont előnye, hogy nagy mennyiségben található nem túl vastag takarórétegek alatt, ezért külfejtéssel viszonylag egyszerűen kitermelhető. Rossz tüzeléstechnikai tulajdonságai miatt csak erőművekben lehet gazdaságosan elégetni. Többnyire a hegyek lábánál található 2-6 méter vastag rétegekben, így Magyarország a Mátra-Bükk vonulat előtt és a Dunántúlon (Hidas, Várpalota, Torony) rendelkezik jelentős lignitvagyonnal.

A Mátraalja területén Visonta térségében a Thorez bánya megnyitásával 1964-ben indult meg a lignittermelés, ahonnan napjainkig kb. 140 millió tonna szenet hoztak felszínre és ehhez 1,1 milliárd köbméter meddőt mozgattak meg.

A 900 millió tonna lignitvagyonból már 7 millió tonna éves termelést is elértek, Jelenleg a visontai és részben a karáncsondi terület áll művelés alatt (Keleti-II, illetve Déli bánya), ahonnan szállítószalagon kerül a lignit az erőműbe.

A lignit fűtőértéke 5800-125.000 kJ, nedvességtartalma több mint 40%, tárolni nem lehet, mert melegszik, s öngyulladásra hajlamos. A lignittelepek vastagsága rendkívül változatos az 1-2 métertől a 10-15 méterig, legjellemzőbb a 4-6 méteres vastagság. Egy tonna szénért átlagban 9 m3 meddőt kell letakarítani.

Bükkalján eredetileg azzal a céllal nyitották meg a bükkábrányi külfejtést, hogy a lakosságot szénnel lássák el. A felkutatott szénvagyon azonban több mint 400 millió tonna gazdaságosan kibányászható lignitet tartalmaz Bükkábrány, Mezőnyárád, Vatta és Emőd térségében, s ez például 40 évre biztosítani tudná egy 2x500 MW-os erőmű szénigényét. A széntelep vastagsága a főtelepnél eléri a 8-10 métert, más helyeken 2-5 méter, a termelési önköltség közel fele a visontaiénak. A szén átlagos fűtőértéke 6972 kJ, nedvességtartalma 40-48%, míg 1 tonna lignit kibányászásához 3-5,3 m3 meddőt kell megmozgatni, amely a magyar külfejtések közül a legjobb arányt tükrözi. A bükkábrányi bánya hosszú ideig több szénnel (4 millió tonna) látta el az erőművet, mint a Visonta környéki bányák, a 60 kilométeres távolságon a közúti szállítást 1992-ben a biztonságosabb vasúti váltotta fel.

Szénbányászat Magyarországon

1990 és 2004 között a szénbányászat jelentős mennyiségi és minőségi változáson ment keresztül (9. táblázat). feketeszén-termelésünk 79,3 %-kal, barnaszén-termelésünk 77,8 %-kal csökkent, míg a lignit-termelés 68 %-kal növekedett. A termelés struktúrájában a barnaszén vezető szerepét a lignit vette át, míg a felhasználás esetében a kibányászott szenet szinte már teljes mennyiségben erőművekben hasznosítjuk.

9. táblázat: Magyarország széntermelése és a fő felhasználó csoportok aránya

A szénbányászat súlypontjainak mozgását vizsgálva megállapíthatjuk, hogy a termelt szén mennyisége és az energiatartalma alapján számított súlypont is északkelet-keleti irányba mozog (9. ábra). Ez is bizonyítja a visontai és bükkábrányi szén jelentőségének fokozódását.

9. ábra: A szénbányászat súlypontjainak mozgása Magyarországon

(1990-2003)

Hazánkban jó minőségű kőolaj található (10. táblázat), de csak szerény mennyiségben (2005-ben az ipari vagyon 19,6 Mt), s a kőolaj-termelés tendenciája is csökkenő.

10. táblázat: Magyarország tíz legnagyobb kőolaj lelőhelyének összefoglaló adatai

Forrás: Zsebik A.

A „legnemesebb” energiahordozó, a földgáz magyarországi termelése az igények 20 %-át fedezi, a jövőben a hazai források fokozatos kimerülése miatt az import részaránya növekedni fog. 2005-ben az ország ipari vagyona 68,9 Gm3. Az elmúlt évektől intenzív kutatási tevékenység folyik (11. táblázat).

11. táblázat: Magyarország tíz legnagyobb földgáz lelőhelyének összefoglaló adatai

Forrás: Zsebik A.

Magyarországon a Mecsekben Kővágószőlősön bányásztak uránércet, a termelés 1997-ben szűnt meg.

Szállítási infrastruktúra, energiahordozók importjának diverzifikációja

A földgáz-beszerzés diverzifikálása érdekében megépült és 1995-ben üzembe lépett az ún. HAG (Hungarian-Austrian Gaspipeline) vezeték Baumgarten és Győr között. Ennek 4,5 milliárd m3/év kapacitásából a magyar fél hosszú távon évi 3,0 milliárd m3-t kötött le. Kritikailag megjegyzendő, hogy a vezetéken nyugat felől érkezik az orosz földgáz, amely jelentős árdrágító tényező.

Magyarország kőolaj-ellátása kétoldalú (keletről, Oroszország felől a Barátság vezetéken, délről, az Adria tengerről az Adria vezetéken), az Adria vezeték azonban a 90-es években a jugoszláviai háborús események miatt hosszabb időszakban használhatatlan volt. A keleti irányú beszerzés távlatilag gazdaságosabbnak tűnik a déli irányúnál és biztató, hogy az ország vezetői a politikai kapcsolatokat erősítik főleg Oroszország felé.

A villamosenergia-ellátás színvonalának növelése céljából 1990-ben indította Magyarország a nyugat-európai villamosenergia-rendszerhez (UCPTE-hez) való kapcsolódás folyamatát. 1995. október 18-án léptünk párhuzamos üzembe az UCPTE-vel, 1999. január 1. óta a magyar villamosenergia-rendszer az UCPTE társult tagja, 2001-ben pedig a CENTREL tagjaként már teljes jogú taggá vált (a rendszer nevének rövidítése ekkor változott UCTE-re).

A nukleáris erőmű forrás diverzifikációja is megoldódhat. A finnországi atomerőművek angliai gyártmányú fűtőelemeket használnak próbaüzemben, a Paksi Erőművel megegyező technológiájú erőművekben.

Tartalék kapacitások, stratégiai készletek

1993 végén az ország mintegy 20 napra elegendő biztonsági kőolaj-készlettel rendelkezett, s 1998 végére sikerült elérni a 90 napos készletszintet. Napjainkban a stratégiai készletszint 100 nap, mely a nagyvállalatoknál lévő készletekkel 145 napra egészül ki.

Földgázból a téli időszak csúcsigényeinek kielégítésére 3,4 milliárd m3 gáz föld alatti tárolására van lehetőség (Hajdúszoboszló, Pusztaederics, Kardoskút, Maros-1, Zsana).

A villamosenergia-rendszernek is állandó tartalékkal kell rendelkeznie, hogy a fogyasztás előre nem becsülhető változásait követhesse és az üzemzavarok esetére is felkészült legyen. A magyar rendszerben előforduló üzemzavarok száma meglehetősen magas, s az értékesített villamos energia mintegy egy-tízezrede vész el ezek következtében (10. ábra).

A villamosenergia-fogyasztók biztonságos ellátása, valamint a nyugat-európai villamosenergia-rendszerhez történő csatlakozásunk megkövetelte, hogy megfelelő mértékű szekunder tartalék kapacitással rendelkezzen a magyar villamosenergia-rendszer (az UCTE keretében valamennyi együttműködő partnernek rendelkeznie kell a saját rendszerében a legnagyobb működő blokknak megfelelő kapacitású, perces nagyságrendű időtartamon belül mobilizálható tartalékkal). Magyarország megfelelő mértékű ún. szekunder szabályozási tartalékkal rendelkezik. 1998. augusztus 27-én egy-egy 100 MW-os blokkot adtak át Litéren és Sajószögeden, továbbá egy 160 MW-os szintén gázturbinás blokk került üzembe Lőrinciben.

10. ábra: A magyar villamosenergia-rendszerben előforduló üzemzavarok

(Saját szerkesztés az MVM Rt. adatai alapján, 2006)